EEPROMI2C操作说明

I2C协议2条双向串行线，一条数据线SDA，一条时钟线SCL。SDA传输数据是大端传输，每次传输8bit，即一字节。支持多主控(multimastering)，任何时间点只能有一个主控。总线上每个设备都有自己的一个addr，共7个bit，广播地址全0.系统中可能有多个同种芯片，为此addr分为固定部分和可编程部份，细节视芯片而定，看datasheet。1.1I2C位传输数据传输：SCL为高电平时，SDA线若保持稳定，那么SDA上是在传输数据bit；若SDA发生跳变，则用来表示一个会话的开始或结束（后面讲）数据改变：SCL为低电平时，SDA线才能改变传输的bit1.2I2C开始和结束信号开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。结束信号：SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。1.3I2C应答信号Master每发送完8bit数据后等待Slave的ACK。即在第9个clock，若从IC发ACK，SDA会被拉低。若没有ACK，SDA会被置高，这会引起Master发生RESTART或STOP流程，如下所示：1.4I2C写流程写寄存器的标准流程为：1.Master发起START2.Master发送I2Caddr（7bit）和w操作0（1bit），等待ACK3.Slave发送ACK4.Master发送regaddr（8bit），等待ACK5.Slave发送ACK6.Master发送data（8bit），即要写入寄存器中的数据，等待ACK7.Slave发送ACK8.第6步和第7步可以重复多次，即顺序写多个寄存器9.Master发起STOP写一个寄存器写多个寄存器1.5I2C读流程读寄存器的标准流程为：1.Master发送I2Caddr（7bit）和w操作1（1bit），等待ACK2.Slave发送ACK3.Master发送regaddr（8bit），等待ACK4.Slave发送ACK5.Master发起START6.Master发送I2Caddr（7bit）和r操作1（1bit），等待ACK7.Slave发送ACK8.Slave发送data（8bit），即寄存器里的值9.Master发送ACK10.第8步和第9步可以重复多次，即顺序读多个寄存器读一个寄存器读多个寄存器1.前言对于大多数工程师而言，I2C永远是一个头疼的问题。相比UART和SPI而言，I2C的时序要复杂一些，I2C组合变化也丰富一些。在这里以AT24C04为例说明I2C使用过程中的一些注意点。2.AT24C04操作示意图图AT24C04操作示意图示意图说明：示意图分阐述了4种不同的操作方式，例如写单个存储单元，写多个存储单元，读单个存储单元和写单个存储单元。对于单个操作而言，上部为MCU通过I2C输出的相关指令，下部为I2C设备的响应。例如写单个存储单元操作时，MCU发出I2C启动，设备地址，写标志位等，而I2C设备输出多个ACK。3.若干说明3.1基本操作方式I2C设备的操作可分为写单个存储字节，写多个存储字节，读单个存储字节和读多个存储字节。相对于AT24C04而言，这些读写动作相对于内部的存储单元而言，对于其他的具备I2C接口的AD或传感器而言，存储单元变成了寄存器单元。虽然存在概念上的差别，但是其操作原理确实一样的。3.2无应答在以上4种情况中，无应答为MCU发出，无应答意为MCU不需要从机输出数据，MCU将会停止本次I2C操作。需要说明的是，无应答并不是一种异常情况。3.3I2C设备并不只有一个设备地址这一点往往被忽略，一般情况下认为在I2C启动信号之后的字节为I2C从机地址（7位）。对于AT24C04而言，内部具有4Kb存储位，合计512字节。若需要访问512字节内容，总共需要9根地址线(8位宽度)，那么上图中的存储地址(8位长度)显然还差了一位，那么就需要从设备地址中“借”1位，这就使得AT24C04具有两个I2C地址，例如0x50和0x51。3.4存储地址相对于AT24C04而言，存储地址占1个字节。若换成其他I2C设备，例如ADXL345，存储地址被寄存器地址替代即可，其他操作方式相似。但是像AT24C32或AT24C64这样的大容量EEPROM，则存储地址需要2字节描述，也就意味着需要连续发送两个字节地址信息且高字节在前。其他像BH1750这样的光照芯片，存储地址被具体的操作命令替代，使用I2C设备时需要因地制宜，切不可照搬教条。3.5连续读和连续写限制AT24C04中存在页的概念，一页的大小为8字节，若果在单页的范围内，存储地址累加，若超过该页的最大地址，存储地址回到页开始处。所以对于连续读和连续写而言，最大的操作字节数为8。若需要操作的字节内容超过8字节，则需要进行翻页操作，即写入下一页的起始存储地址。4总结I2C设备有很多种，若掌握基本原理，便可见招拆招，那是I2C总线就不那么难了。5.参考资料2.PowerPC的I2C实现Mpc8560的CCSR中控制I2C的寄存器共有6个。2.1I2CADR地址寄存器CPU也可以是I2C的Slave，CPU的I2C地址有I2CADR指定2.2I2CFDR频率设置寄存器TheserialbitclockfrequencyofSCLisequaltotheCCBclockdividedbythedivider.用来设置I2C总线频率2.3I2CCR控制寄存器MEN：ModuleEnable.置1时，I2C模块使能MIEN：ModuleInterruptEnable.置1时，I2C中断使能。MSTA：Master/slavemode.1Mastermode，0Slavemode.当1-0时，CPU发起STOP信号当0-1时，CPU发起START信号MTX：Transmit/receivemodeselect.0Receivemode，1TransmitmodeTXAK：Transferacknowledge.置1时，CPU在9thclock发送ACK拉低SDARSTA：RepeatSTART.置1时，CPU发送REPEATSTARTBCST：置1，CPU接收广播信息（信息的slaveaddr为7个0）2.4I2CSR状态寄存器MCF：0Bytetransferisinprocess1BytetransferiscompletedMAAS：当CPU作为Slave时，若I2CDR与会话中Slaveaddr匹配，此bit被置1MBB：0I2Cbusidle1I2CbusbusyMAL：若置1，表示仲裁失败BCSTM：若置1，表示接收到广播信息SRW：WhenMAASisset,SRWindicatesthevalueoftheR/Wcommandbitofthecallingaddress,whichissentfromthemaster.0Slavereceive,masterwritingtoslave1Slavetransmit,masterreadingfromslaveMIF：Moduleinterrupt.TheMIFbitissetwhenaninterruptispending,causingaprocessorinterruptrequest(providedI2CCR[MIEN]isset)RXAK：若置1，表示收到了ACK2.5I2CDR数据寄存器这个寄存器储存CPU将要传输的数据。3.PPC-Linux中I2C的实现内核代码（linux-2.6.24）中，通过I2C总线存取寄存器的函数都在文件drivers/i2c/busses/i2c-mpc.c中最重要的函数是mpc_xfer.1.staticintmpc_xfer(structi2c_adapter*adap,structi2c_msg*msgs,intnum)2.{3.structi2c_msg*pmsg;4.inti;5.intret=0;6.unsignedlongorig_jiffies=jiffies;7.structmpc_i2c*i2c=i2c_get_adapdata(adap);8.9.mpc_i2c_start(i2c);//设置I2CCR[MEN],使能I2Cmodule10.11./*Allowbusupto1stobecomenotbusy*/12.//一直读I2CSR[MBB]，等待I2C总线空闲下来13.while(readb(i2c-base+MPC_I2C_SR)&CSR_MBB){14.if(signal_pending(current)){15.pr_debug(I2C:Interrupted\n);16.writeccr(i2c,0);17.return-EINTR;18.}19.if(time_after(jiffies,orig_jiffies+HZ)){20.pr_debug(I2C:timeout\n);21.if(readb(i2c-base+MPC_I2C_SR)==22.(CSR_MCF|CSR_MBB|CSR_RXAK))23.mpc_i2c_fixup(i2c);24.return-EIO;25.}26.schedule();27.}28.29.for(i=0;ret=0&&inum;i++){30.pmsg=&msgs[i];31.pr_debug(Doing%s%dbytesto0x%02x-%dof%dmessages\n,32.pmsg-flags&I2C_M_RD?read:write,33.pmsg-len,pmsg-addr,i+1,num);34.//根据消息里的flag进行读操作或写操作35.if(pmsg-flags&I2C_M_RD)36.ret=mpc_read(i2c,pmsg-addr,pmsg-buf,pmsg-len,i);37.else38.ret=mpc_write(i2c,pmsg-addr,pmsg-buf,pmsg-len,i);39.}40.mpc_i2c_stop(i2c);//保证为I2CCSR[MSTA]为0，保证能触发STOP41.return(ret0)?ret:num;42.}1.staticintmpc_write(structmpc_i2c*i2c,inttarget,2.constu8*data,intlength,intrestart)3.{4.inti;5.unsignedtimeout=i2c-adap.timeout;6.u32flags=restart?CCR_RSTA:0;7.8./*StartwithMEN*///以防万一，保证I2C模块使能起来9.if(!restart)10.writeccr(i2c,CCR_MEN);11./*Startasmaster*///写了I2CCR[CCR_MSTA]，触发CPU发起START信号12.writeccr(i2c,CCR_MIEN|CCR_MEN|CCR_MSTA|CCR_MTX|flags);13./*Writetargetbyte*///CPU发送一个字节，slaveI2Caddr和0(写操作bit)14.writeb((target1),i2c-base+MPC_I2C_DR);15.16.if(i2c_wait(i2c,timeout,1)0)//等待slave发ACK17.return-1;18.19.for(i=0;ilength;i++){20./*Writedatabyte*/21.writeb(data[i],i2c-base+MPC_I2C_DR);//CPU接着发数据，包括regaddr和data22.23.if(i2c_wait(i2c,timeout,1)0)//等待slave发ACK24.return-1;25.}26.27.return0;28.}1.staticinti2c_wait(structmpc_i2c*i2c,un